专题14 全寿命周期设计优化及成本分析

专题报告十四

全寿命周期设计优化及成本分析

输电线路工程全寿命周期设计建设，是国网公司标准化建设重要组成部分，是国网公司资产全寿命周期管理工作的一个重要环节。推行全寿命周期设计建设，对推动标准化建设理念和方法创新，完善标准化建设内涵，引领标准化建设方向，提高标准化建设水平具有重要意义。

设计作为输电线路项目全寿命周期管理的龙头环节，全寿命周期设计意味着，在设计阶段就要考虑到产品寿命历程的所有环节，以求产品全寿命周期所有相关因素在产品设计阶段就能得到综合规划和优化。

针对国网公司提出的“建设工程全寿命周期管理”的先进理念，我院结合建设工程实践和招标工程实际情况，从输电线路安全可靠性、可维护性、可扩展性、节约环保性、可实施性、可回收性和全寿命周期成本最优的要求出发，通过科学分析，吸收输电线路设计建设中的先进经验，对线路路径选择、导地线选型、绝缘子和金具、杆塔规划及优化、基础选型及优化等方面提出了落实输电线路全寿命周期设计建设的具体要求和措施。

本专题报告根据全寿命周期理论，结合以往输电线路经验本工程的特点，主要完成了三部分内容：首先简要论述了全寿命周期管理的基本理论，对全寿命周期管理的意义、全寿命周期的目标、全寿命周期的主要特点、全寿命周期不同阶段的划分和全寿命周期管理的设计理念等进行论述；其次重点论述了全寿命周期理念下的技术创新和优化设计，通过创新设计、精细化设计把全寿命周期的理念落实到具体的杆塔优化、基础优化、绝缘子和金具的优化及新材料、新工艺的应用中去；最后给出了建设工程全寿命周期管理措施的几点建议及结论。

1 全寿命周期管理的基本概念 (712)

2 规划设计在全寿命周期管理中的作用 (712)

3 全寿命周期管理及技术创新的基本思路 (716)

3.1全寿命周期管理及技术创新的目标 (716)

3.2全寿命周期管理及技术创新的设计思路 (717)

4 基于全寿命周期及技术创新的优化方法 (719)

4.1输电工程全寿命周期成本要素 (719)

4.2优化模块的划分 (721)

5 本工程全寿命周期及技术创新分析研究 (722)

5.1导线模块的全寿命周期及技术创新分析研究 (722)

5.2地线模块的全寿命周期及技术创新分析研究 (731)

5.3绝缘模块的全寿命周期及技术创新分析研究 (735)

5.4金具模块的全寿命周期及技术创新分析研究 (740)

5.5铁塔模块的全寿命周期及技术创新分析研究 (748)

5.6基础模块的全寿命周期及技术创新分析研究 (757)

6 对于全寿命周期管理各阶段的建议 (761)

6.1项目决策正确性和建设周期的合理性 (761)

6.2提高架空输电线路设计技术水平，改变设计理念 (762)

6.3构成架空输电线路各元件、材料的质量 (765)

6.4架空输电线路施工质量 (765)

6.5架空输电线路运行维护水平 (766)

7 结论 (769)

1 全寿命周期管理的基本概念

建设项目全寿命周期管理(life Cycle Management 简称LCM)源于全寿命周期成本分析(Life Cycle Cost，简称LCC)，是全寿命周期成本分析(LCC)在组织管理上的进一步扩展和完善。

建设项目全寿命周期的主要组成部分就是项目从构思到拆除的全寿命周期过程，主要可以分为项目决策阶段(包括初步可行性研究、可行性研究)、项目建设阶段(包括初步设计、施工图设计和施工建设)、项目使用和维护阶段、项目废除回收阶段。

输电线路建设项目全寿命管理的思想是要求建设输电线路生产和使用过程一体化，即在项目的建设过程中充分考虑使用的情况，通过输电线路的设计、建设、运营等环节的充分结合，使项目创造最大的经济效益、社会效益和环境效益。

输电线路建设具有很强的时间性、地域性和资源性，在输电线路的全寿命周期设计中，不但要从设计阶段就考虑线路各组成部分的一次投资成本，而且要充分考虑工程特点及降低运行损耗、维护费用的要求，使输电线路工程全寿命周期成本在满足适用性、安全性、耐久性、环境友好的前提下实现最优。全寿命周期理论更加注重资源节约，环境友好、可持续发展，更加注重全寿命期内的功能匹配、寿命协调和费用平衡。在输电线路工程的规划、建设、运行维护及设备退役中注重系统优化、全局优化及费用优化，注重社会效益和经济效益的平衡和多赢。

2 规划设计在全寿命周期管理中的作用

工程项目全寿命周期，按费用的发生划分为“规划设计、施工安装、运行维护、报废回收”4个阶段，覆盖了工程项目的整体存续时间。工程全寿命周期管理不是片面地要求控制单个环节投资最省，而是要根据工程建设的需要，全面合理地进行投资分布，从更长的时间范围考虑工程总费用，

更合理地评价投资的效益。

在建造阶段即规划设计、施工安装过程中，要保证符合环保要求和项目质量、工期和成本之间的平衡；在运营期间保证安全、可靠、高效益；在工程寿命终结期的拆除、处理成本最低、环境影响最小；最终实现项目全寿命周期效益的最大化。

影响项目投资最大的阶段，是约占工程项目建设周期1/4的技术设计前的工作阶段。在可研设计阶段，影响项目投资的可能性为75％～95％；在初步设计阶段，影响项目投资的可能性为35％～75％；在施工图设计阶段，影响项目投资的可能性为5％～35％。很显然，项目投资控制的重点在于施工以前的投资决策和设计阶段，这两个阶段的费用成本通常不超过工程总体投资的3％，却决定着几乎全部随后的费用。施工阶段至工程寿命期结束，即使通过各种技术措施努力节约工程造价，但效果仍不明显，仅约为10％。由此可见，控制工程造价的关键在于施工以前的投资决策和设计阶段，而在项目做出投资决策后，控制工程造价的关键就在于设计阶段。

项目在其全寿命周期内的各个阶段，时刻都在消耗费用和发挥效益。不同的设计方案造成的工程成本和效益是不尽相同的。一般而言，设计方案的高可靠性、安全性和高标准，必然带来高造价，随之带来的应是运营的低成本；反之，则将会使运营成本提高。由于各项成本费用均需考虑资金的时间价值，因此，适宜的设计方案将会使项目全寿命周期费用最省、效益最大。

在传统意义的电网建设中常常发生两种偏差：

①为追求建设成本的节约，造成设计标准不够或施工不达标，使工程竣工后不能安全可靠运行而导致过高的事故损失；

②过度追求运行安全而造成设计施工较为保守，致使建设成本的浪费。这种情况以“电力线路全寿命周期费用组成曲线”的形式示意如下：